JP4010063B2 - Wavelet decoding apparatus and method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像の効率的伝送もしくは蓄積を行うシステムに供することのできるものであり、特に、ウェーブレット変換符号化を用いて符号化されたビットストリームを入力して、任意の有理数倍の解像度変換を伴う復号化を実現するウェーブレット復号化装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の代表的な画像圧縮方式としては、ISO(Internatioal Organization for Standardization)によって標準化されたJPEG(Joint Photographic Coding Experts Group)方式がある。これはDCT(discrete cosine transform)を用いて主に静止画像信号を圧縮符号化する方式であり、比較的高いビットが割り当てられる場合には良好な符号化・復号画像を供することが知られている。しかし、当該DCTの場合、ある程度符号化ビット数を少なくすると、DCT特有のブロック歪みが顕著になり、主観的に劣化が目立つようになる。
【0003】
これとは別に、最近は、フィルタバンクと呼ばれるハイパスフィルタとローパスフィルタを組み合わせたフィルタを用いて画像信号を複数の帯域に分割し、それらの各帯域毎に符号化を行う方式の研究が盛んになっている。その中でも、ウェーブレット符号化は、DCTにて問題になる高圧縮でブロック歪みが顕著になる、という欠点が無いことから、DCTに代わる新たな技術として有力視されている。
【0004】
現在の電子スチルカメラやビデオムービ等の製品では、画像圧縮方式にJPEGやMPEG(Moving Picture image coding Experts Group)を使用し、変換方式にDCTを用いているが、今後は、上記ウェーブレット変換をベースにした変換方式を採用した製品が市場に出現するものと推測される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、符号化方式の効率向上のための検討は各研究機関で盛んに行われているが、ウェーブレット変換の特徴を生かした具体的な製品化を目指した発明は未だ少ない。
【0006】
また、従来の解像度変換を伴ったウェーブレット復号化では、その性質上、2のべき乗分の1でしか解像度を縮小することができない。これは、通常のウェーブレット変換が2分割フィルタバンクを用いていることに起因している。従って、復号化過程における合成フィルタバンクでは、2のべき乗分の1でしか低域成分を合成できないことになり、このため、復号画像の縮小率は2のべき乗分の1に制限されている。
【0007】
一方で、原画像の解像度が大きくなると、2のべき乗分の1以外の解像度でデコードする要求も増えて来ると考えられる。すなわち、2のべき乗分の1だけでなくそれ以外も含む任意有理数の解像度でデコード(復号化)することができるようになれば、端末側の制約条件に左右されることが無くなるため、非常に用途が広まると考えられる。
【0008】
そこで、本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、変換方式にウェーブレット変換を用いて圧縮符号化がなされた画像信号を、端末側の制約条件に左右されること無く、任意有理数の解像度でデコード(復号化)可能とし、その結果として、例えば電子スチルカメラやプリンタ等で多用されるいわゆるサムネイル画像や原画像を解像度変換した画像(縮小した画像)の記憶・表示を効率的に行えるようにし、各種の製品への使用用途を大幅に広げることを可能とする、ウェーブレット復号化装置及び方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るウェーブレット復号化装置及び方法は、符号化ビットストリームをエントロピー復号化して量子化係数を送出し、量子化係数を逆量子化して変換係数を送出し、変換係数を所定の方法でスキャニングして変換係数を並び換え、並び換えられた変換係数を逆変換して復号画像を生成し、ウェーブレット逆変換の際には、解像度変換倍率に応じて高域成分の変換係数の持つ帯域幅を制限すると共に、複数のアップサンプラ及び合成フィルタからなるウェーブレット逆変換基本構成のうち、高域側の復号化を行うアップサンプラ及び合成フィルタにおけるアップサンプリング処理及び合成フィルタリング処理の所定レベルの該高域成分を省略すると共に、所望の解像度変換倍率に対応する縮小率の帯域を含むウェーブレット逆変換の際に用いる帯域幅の高域成分に対して上記帯域幅の制限処理を行って上記縮小率に見合った帯域幅を抽出し、さらにダウンサンプラにおけるダウンサンプリング処理によって上記所望の解像度変換倍率に応じた画像を間引いて、所望の大きさの上記復号画像を供することにより、上述の課題を解決する。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0011】
本発明実施の形態は、画像の効率的伝送もしくは蓄積を行うシステムに好適なものであり、特にウェーブレット変換符号化を用いて符号化されたビットストリームを入力して、任意の有理数倍の解像度変換を伴う復号化を実現するウェーブレット復号化装置及び方法を実現するものである。具体的な応用例としては、電子カメラ、携帯・移動体画像送受信端末(PDA)、プリンタ、衛星画像、医用画像等の圧縮・伸張器またはそのソフトウェアモジュール、ゲーム、3次元CGで用いるテクスチャの伸張器またはそのソフトウェアモジュール等がある。
【0012】
図1には、本発明のウェーブレット復号化装置及び方法が適用される一実施の形態のウェーブレット復号化装置の全体構成を示す。
【0013】
この図1に示す本発明実施の形態のウェーブレット復号化装置は、符号化ビットストリーム100をエントロピー復号化するエントロピー復号化部1と、量子化係数101を逆量子化して変換係数102を送出する逆量子化部2と、変換係数102を所定の方法でスキャニングして並び換えた変換係数103を送出する変換係数逆スキャニング部3と、並び換えられた変換係数103を逆変換して復号画像104を供するウェーブレット逆変換部4とを備えてなるものである。
【0014】
より具体的に説明すると、エントロピー復号化部1は、ウェーブレット符号化装置または符号化モジュールより送出された符号化ビットストリーム100に対して所定のエントロピー復号化を行う。ここで、エントロピー復号化としては、一般的に用いられているハフマン復号化や算術復号化を用いれば良い。但し当然であるが、ウェーブレット符号化装置等で行われたエントロピー符号化処理と対応する手法を行う必要がある。
【0015】
逆量子化部2は、エントロピー復号化部1により復号化されて出力された量子化係数101を逆量子化して変換係数102を出力する。この逆量子化部2も、ウェーブレット符号化装置で行われた量子化処理と表裏一体の動作を行う必要がある。
【0016】
変換係数逆スキャニング部3は、逆量子化部2で得られた変換係数102を並び換えて、新たな変換係数103を出力する。ここでの逆スキャニング方法は、ウェーブレット符号化装置で行われたスキャニング処理の逆処理を行うことになる。
【0017】
ウェーブレット逆変換部4は、変換係数103を逆変換して最終的な復号画像信号104を供する。
【0018】
ここで、本発明実施の形態のウェーブレット復号化装置では、上記ウェーブレット逆変換部4に、所定の解像度変換倍率に応じて変換係数の帯域を適応的に制限する帯域制限手段を設け、さらにアップサンプラ、ダウンサンプラ及び合成フィルタの何れか又は複数を適応的に配置することにより、任意の有理数倍率に解像度変換を行う機能を実現している。
【0019】
本実施の形態のウェーブレット復号化装置における上記任意有理数倍率の解像度変換処理のための構成及び動作の詳細な説明を行う前に、図2〜図6を用いて通常のウェーブレット変換処理及びウェーブレット逆変換処理のための構成及び動作について以下に説明する。
【0020】
図2には、通常のウェーブレット符号化装置の基本的構成を示す。
【0021】
図2に示すウェーブレット符号化装置は、ウェーブレット変換部5と、変換係数スキャニング部6と、量子化部7と、エントロピー符号化部8を、その基本構成要素として有する。
【0022】
ウェーブレット変換部5は、入力された画像信号105をウェーブレット変換してその変換係数106を出力する。
変換係数スキャニング部6は、ウェーブレット変換部5からの変換係数106を並び換えて、新たな変換係数107を出力する。なお、前記図1の変換係数逆スキャニング部3でのスキャニングは、当該変換係数スキャニング部6でのスキャニングの反対の並び換え処理である。
【0023】
量子化部7は、変換係数スキャニング部6から供給された変換係数107を量子化し、その量子化係数108を出力する。なお、前記図1の逆量子化部2での処理は、当該量子化部7での処理と対を成すものである。
【0024】
エントロピー符号化部8は、量子化部7から供給された量子化係数108に所定のエントロピー符号化を施し、その符号化ビットストリーム100を出力する。なおここでのエントロピー符号化としては、一般的に用いられているハフマン符号化や算術符号化を用いれば良く、前記図1のエントロピー復号化部1での処理は、当該エントロピー符号化部8での処理と対応している。
【0025】
図3には、通常のウェーブレット変換処理を行う構成を示す。この図3の構成は、幾つかある手法の中で最もポピュラーなウェーブレット変換処理であるオクターブ分割を複数レベルに渡って行う場合の構成例である。なお、図3の場合はレベル数が3(レベル1〜レベル3)であり、画像信号を低域と高域に分割し、且つ低域成分のみを階層的に分割する構成を取っている。また、図3では、便宜上、1次元の信号(例えば画像の水平成分)についてのウェーブレット変換処理を例に挙げているが、これを2次元に拡張することで2次元画像信号に対応することができる。
【0026】
図3において、入力画像信号105は、先ず分析用ローパスフィルタ81と分析用ハイパスフィルタ82とによって帯域分割され、得られた低域側の信号113と高域側の信号119は、それぞれ対応するダウンサンプラ83,84によって解像度が2分の1倍に間引かれる(レベル1)。
【0027】
上記ダウンサンプラ83,84からの出力のうち、低域側の信号114は分析用ローパスフィルタ85と分析用ハイパスフィルタ86によってさらに帯域分割される。これら帯域分割により得られた信号116,115はさらにダウンサンプラ87,88によって解像度がそれぞれ2分の1倍に間引かれる(レベル2)。
【0028】
上記ダウンサンプラ87,88からの出力のうち、低域側の信号117は分析用ローパスフィルタ89と分析用ハイパスフィルタ90によってさらに帯域分割される。これら帯域分割により得られた信号119,118はさらにダウンサンプラ91,92によって解像度がそれぞれ2分の1倍に間引かれる(レベル3)。
【0029】
このような処理を所定のレベルまで行うことで、低域側の信号を階層的に帯域分割した各帯域の信号が順次生成されていくことになる。図3の例では、レベル3まで帯域分割した結果、LLL信号109、LLH信号110、LH信号111、H信号112が生成されていることを示している。なお、上記LLL信号109やLLH信号110のLは低域成分であることを表し、Hは高域成分であることを表している。
【0030】
図4には、レベル2まで2次元画像を帯域分割した結果得られる帯域成分を図示する。ただし、この図4でのL及びHの表記法は1次元信号を扱った図3とは異なる。なお、図4中のLLは水平・垂直成分が共にL(低域)であること、LHは水平成分がH(高域)で垂直成分がL(低域)であることを意味している。また、図中のX_SIZEは垂直方向(X方向)の解像度を、Y_SIZEは水平方向(Y方向)の解像度を意味している。
【0031】
すなわちこの図4において、2次元の原画像は、先ずレベル1の帯域分割(水平・垂直方向)により4つの成分LL、LH、HL、HHに分けられ、次いで、LL成分は、レベル2の帯域分割(水平・垂直方向)により更に4つの成分LLLL、LLHL、LLLH、LLHHに分けられる。
【0032】
図5には、図4の帯域分割を実際の画像に応用した場合の画像例を示しており、この図5から、画像は低域の成分にその大部分の情報が含まれていることがわかる。
【0033】
次に、図6には、解像度変換の動作を行わない通常のウェーブレット逆変換処理を行う構成を示す。
【0034】
図3で説明したウェーブレット変換部の出力である各帯域成分(LLL信号109、LLH信号110、LH信号111、H信号112)のうち、LLL信号109及びLLH信号110は、それぞれアップサンプラ9,11によって2倍の解像度にアップサンプルされる。
【0035】
上記アップサンプラ9にてLLL信号109をアップサンプルして生成された信号は合成用ローパスフィルタ10により、また、アップサンプラ11にてLLH信号110をアップサンプルして生成された信号は合成用ハイパスフィルタ12によって、それぞれフィルタリングされて加算器13に送られる。
【0036】
加算器13では、両者の信号を帯域合成する。ここまでの処理により、上記レベル3の逆変換が完了する。
【0037】
以下同様に、上述の処理をレベル1まで繰り返すことで、最終的な逆変換後の復号画像104が出力されることになる。
【0038】
すなわち、加算器13の出力信号は、更にアップサンプラ14にて2倍の解像度にアップサンプルされた後、合成用ローパスフィルタ15にてフィルタリングされて加算器18に送られる。
【0039】
また、LH信号111は、アップサンプラ16によって2倍の解像度にアップサンプルされた後、合成用ハイパスフィルタ17にてフィルタリングされて加算器18に送られる。
【0040】
加算器18では、合成用ローパスフィルタ15と合成用ハイパスフィルタ17からの両者の信号を帯域合成する。ここまでの処理により、上記レベル2の逆変換が完了する。
【0041】
この加算器18の出力信号は、更にアップサンプラ19にて2倍の解像度にアップサンプルされた後、合成用ローパスフィルタ20にてフィルタリングされて加算器23に送られる。
【0042】
また、H信号112は、アップサンプラ21によって2倍の解像度にアップサンプルされた後、合成用ハイパスフィルタ22にてフィルタリングされて加算器23に送られる。
【0043】
加算器23では、合成用ローパスフィルタ20と合成用ハイパスフィルタ22からの両者の信号を帯域合成する。ここまでの処理により、上記レベル1の逆変換が完了する。
【0044】
以上が、通常のウェーブレット変換処理及びウェーブレット逆変換処理の基本構成及び基本動作である。
【0045】
ところで、上記図6において、LLL信号109そのものは、原画像の8分の1の縮小画像に相当する。また、アップサンプラ9で2倍にアップサンプルされ、さらに合成用ローパスフィルタ10を通過したレベル3の低域側の信号120と、同じくアップサンプラ11で2倍にアップサンプルされ、さらに合成用ハイパスフィルタ12を通過したレベル3の高域側の信号121とを、加算器13で帯域合成した信号122は、原画像の4分の1の縮小画像に相当する。同様に、レベル2の加算器18の出力信号123は、原画像の2分の1の縮小画像に相当する。
【0046】
したがって、それらLLL信号109や信号122,123を取り出せば、2のべき乗分の1の縮小画像を生成できることになる。なお、他のレベル数であっても同様な方法で2のべき乗分の1の縮小画像を生成できる。
【0047】
図7は、上記図6の各入力信号(LLL信号109、LLH信号110、LH信号111、H信号112)の帯域分割特性を示したものである。ここで本発明は、ディジタル信号を対象としているので、図7において、横軸は0、2πに近づくほど低域成分を、πに近づくほど高域成分を示していることになる。また、図6における各信号109,122,123に対応する各縮小画像、及び原解像度の復号画像信号104は、それぞれ図7に示したような帯域幅を有しており、このことから復号画像の縮小率と各画像における帯域幅の占有率(帯域占有率)とは一致していることがわかる。
【0048】
したがって、例えば任意有理数倍の縮小変換を行うためには、その縮小率に見合った帯域幅を抽出する必要がある。しかし、図7の帯域分割特性からもわかるように、ウェーブレット変換・逆変換ではその性質上、2のべき乗分の1の帯域占有率でしか帯域幅を合成できない。
【0049】
このようなことから、図1に示したウェーブレット復号化装置のウェーブレット逆変換部4では、その縮小率を規範として制限すべき帯域を決定し、その決定の際には、当該縮小率で与えられる有効帯域幅とウェーブレット逆変換の際に用いる帯域幅との差が最小となるようにすることで、上述したような縮小率に見合った帯域幅の抽出と、任意有理数倍の縮小変換を実現している。
【0050】
本発明実施の形態の第1の具体例では、任意有理数倍の解像度変換の一例として、3分の1の縮小変換を伴うウェーブレット逆変換について説明する。
【0051】
先に述べたように、縮小率が3分の1である場合には、帯域占有率も3分の1にしなければならない。つまり、図8に示すように、帯域128の帯域幅を抽出する必要がある。この場合、先ずLH信号111に対して帯域制限処理を行って、図8における帯域124(斜線部)を取り出し、これと帯域122を合成すれば、上記3分の1の帯域128の抽出が可能となる。
【0052】
図9には、当該第1の具体例として、前記の処理を実現する3分の1の縮小変換を伴うウェーブレット逆変換部4の概略構成を示す。なお、この図9の構成において、前記図6と同じ構成要素には図6と同一の指示符号を付している。また、図9中の点線にて示す高域側の経路は、図6に示した通常のウェーブレット復号化装置には設けられている経路であるが、本実施の形態のウェーブレット復号化装置では省略された経路を表している。
【0053】
すなわち図9に示す第1の具体例のウェーブレット逆変換部4において、LLL信号109及びLLH信号110は、それぞれアップサンプラ9,11によって2倍の解像度にアップサンプルされ、さらにそれぞれ対応する合成用ローパスフィルタ10と合成用ハイパスフィルタ12によりフィルタリングされた後、加算器13にて両者の信号が帯域合成される。当該加算器13での帯域合成により得られた信号122(図8の帯域122の信号)は、原画像の4分の1の縮小画像に相当し、ここまでの処理により、レベル3の逆変換が完了する。
【0054】
当該加算器13の出力信号122は、更にアップサンプラ14にて2倍の解像度にアップサンプルされた後、合成用ローパスフィルタ15にてフィルタリングされて加算器18に送られる。
【0055】
また、LH信号111は、帯域制限部30にて後述するように帯域幅が制限される。この帯域制限部30にて帯域制限された信号124(図8の帯域124の信号)は、アップサンプラ16によって2倍の解像度にアップサンプルされる。このアップサンプル後の信号127は、さらに合成用ハイパスフィルタ17にてフィルタリングされ、信号125として加算器18に送られる。
【0056】
加算器18では、合成用ローパスフィルタ15と合成用ハイパスフィルタ17からの信号126及び125を帯域合成する。当該加算器18での帯域合成により得られた信号128(図8の帯域128の信号)は、更にアップサンプラ19にて2倍の解像度にアップサンプルされた後、合成用ローパスフィルタ20にてフィルタリングされる。当該合成用ローパスフィルタ20からの出力信号129は原画像と同じ解像度の画像に相当する。
【0057】
この第1の具体例では、最終的に3分の1の解像度に復号化された画像を生成するため、上記ローパスフィルタ20からの信号129はさらにダウンサンプラ31にて3分の1の解像度にダウンサンプル(間引き処理)される。これにより、3分の1の縮小画像に相当する復号画像信号130が得られることになる。また、この第1の具体例のように、3分の1の帯域信号しか必要ない場合には、H信号112は不要となる。したがって、図6のようにH信号112を入力とする2倍のアップサンプラ及び合成用ハイパスフィルタの処理は不要になるので、計算量の削減ができる。
【0058】
ここで、当該第1の具体例の場合の帯域制限部30は、アップサンプラ16及び合成フィルタ17の前段部に置かれ、LH信号111(高域成分)の変換係数のフィルタリング処理を行うが、当該LH信号111はウェーブレット符号化装置にてダウンサンプルされたものであるため、その解像度での帯域に対応したフィルタとして設計する必要がある。
【0059】
図10には、図3に示したウェーブレット変換部において、LH信号111を生成する際の各生成過程での周波数帯域の状態を示す。なお、図中のカッコ内の数字は、前述した各図に示した信号に対応しており、図中の斜線部は抽出すべき前記帯域124を示している。また、図の横軸のωは正規化角周波数を意味する。
【0060】
この図10において、前記入力画像信号105に含まれる帯域は、状態131で示される。当該入力画像信号105を前記分析用ローパスフィルタ81にて処理した信号113の帯域は、高域がカットされているため状態132となり、更に前記信号114の帯域はダウンサンプラ83にて2分の1倍にダウンサンプルされているため状態133のような帯域になっている。また、前記信号115の帯域は、前記分析用ハイパスフィルタ86での処理によって低域側がカットされているため状態134のような帯域となり、さらにダウンサンプラ88によって2分の1倍のダウンサンプルが行われてLH信号111が生成されている。このLH信号111もダウンサンプルの影響のため、状態135のような帯域となる。当該状態135では、帯域が2π側にずれて低域側への折り返し成分が発生することになるため、図11に示すように、状態136として見なすことができる。従って、LH信号111の解像度においては、前記図8の帯域124が図11の帯域137に相当している。このため、LH信号111に対して図9のように帯域制限部30を配置した場合、図12に示すようなフィルタ特性(振幅)をもつハイパスフィルタを当該帯域制限部30として使用することになる。
【0061】
以上が、第1の具体例として縮小率が3分の1のときのウェーブレット逆変換部4の構成及び動作である。この第1の具体例のウェーブレット逆変換部4によれば、前記処理によってウェーブレット変換領域における帯域幅が3分の1になるため、エリアシングといったノイズや高域成分の欠落によるボケの発生を防ぐことができる。つまり、該縮小率から与えられる有効帯域の高精度な抽出方法により、復号画像の品質向上の効果を生み出している。
【0062】
次に、本発明実施の形態の第2の具体例として、5分の1の縮小変換を行うウェーブレット復号化装置について説明する。
【0063】
前記第1の具体例と同様に、縮小率が5分の1である場合には、帯域占有率も5分の1にしなければならない。このためには、図13に示すように、帯域140の帯域幅を抽出する必要がある。この場合、LLH信号110に対して帯域制限処理を行って帯域138(斜線部)を取り出し、これとLLL信号109が持つ帯域を合成することで、図13における帯域140の抽出が可能となる。
【0064】
図14には、当該第2の具体例として、図1のウェーブレット復号化装置において解像度を5分の1に縮小して復号化する場合の、ウェーブレット逆変換部4の概略構成を示す。なお、この図14の構成において、前記各図と同じ構成要素には各図と同一の指示符号を付している。また、図14中の点線にて示す各高域側の経路は、図6に示した通常のウェーブレット復号化装置には設けられている経路であるが、本実施の形態のウェーブレット復号化装置では省略された経路を表している。
【0065】
すなわち図14に示す第2の具体例のウェーブレット逆変換部4において、LLL信号109はアップサンプラ9によって2倍の解像度にアップサンプルされ、さらに合成用ローパスフィルタ10によりフィルタリングされた後、加算器13に送られる。
【0066】
一方、レベル3の高域成分であるLLH信号110は、帯域制限部32にて後述するように帯域幅が制限される。当該帯域制限された信号138(図13の帯域138の信号)は、アップサンプラ10にて2倍の解像度にアップサンプルされ、さらに合成用ローパスフィルタ10によりフィルタリングされる。このフィルタリング後の信号139が加算器13に送られる。
【0067】
当該加算器13の出力信号140(図13の帯域140の信号)は、更にアップサンプラ14にて2倍の解像度にアップサンプルされた後、合成用ローパスフィルタ15にてフィルタリングされる。
【0068】
このフィルタリング後の信号141は、更にアップサンプラ19にて2倍の解像度にアップサンプルされた後、合成用ローパスフィルタ20にてフィルタリングされる。当該合成用ローパスフィルタ20からの出力信号129は原画像と同じ解像度の画像となる。
【0069】
この第2の具体例では、最終的に5分の1の解像度に復号化された画像を生成するため、上記出力信号129はさらにダウンサンプラ33にて5分の1の解像度にダウンサンプル(間引き処理)される。これにより、5分の1の縮小画像の復号画像信号142が得られることになる。このように、5分の1の帯域成分しか必要ない場合には、LH信号111とH信号112は不要となる。したがって、図6のようにLH信号111とH信号112をそれぞれ入力とする2倍のアップサンプラ及び合成用ハイパスフィルタの処理は不要になるので、計算量の削減ができる。
【0070】
ここで、当該第2の具体例の場合の帯域制限部32は、アップサンプラ10及び合成フィルタ12の前段部に置かれ、LLH信号110(高域成分)の変換係数のフィルタリング処理を行うが、当該LLH信号110はウェーブレット符号化装置にてダウンサンプルされたものであるため、その解像度での帯域に対応したフィルタとして設計する必要がある。
【0071】
図15には、図3のウェーブレット変換部において、LLH信号110を生成する際の各生成過程での周波数帯域の状態を示す。なお、図中のカッコ内の数字は、前述した各図に示した信号に対応しており、図中の斜線部は抽出すべき前記帯域138を示している。また、図の横軸のωは正規化角周波数を意味する。さらに、状態143の帯域は、前記信号114の帯域に対応しており、この信号114を生成するまでの周波数帯域は、図10における状態131から状態133(但し、斜線部を除く)で既に示されている。
【0072】
この図15において、前記信号114の出力以降の処理では、前記分析用ローパスフィルタ85により高域がカットされた信号116が生成され、この信号116の帯域成分は状態144になる。さらに、前記ダウンサンプラ87での2分の1のダウンサンプルにより信号117が生成され、この信号117の帯域は状態145で表わされる。次に、レベル3での処理に移り、信号117に対して前記分析用ハイパスフィルタ82による帯域制限が行われ、信号118が生成される。この信号118は、低域がカットされているため、その帯域は図15中の状態146になる。最後に、ダウンサンプラ92による2分の1のダウンサンプルが行われ、LLH信号110が生成される。LLH信号110の帯域は、状態147で表わされる。当該状態147では、帯域が2π側にずれて低域側への折り返し成分が発生することになるため、図16に示すような状態148として見なすことができる。従って、LLH信号110の解像度においては、図13の帯域138は、図16の帯域149に相当している。このため、LLH信号110に対して図14のように帯域制限部32を配置した場合、図17に示したフィルタ特性(振幅)をもつハイパスフィルタを帯域制限部32として使用することになる。
【0073】
以上が、第2の具体例として縮小率が5分の1のときのウェーブレット逆変換部4の構成及び動作である。この第2の具体例のウェーブレット逆変換部4によれば、前記処理によってウェーブレット変換領域における帯域幅が5分の1になるため、エリアシングといったノイズや高域成分の欠落によるボケの発生を防ぐことができる。つまり、該縮小率から与えられる有効帯域の高精度な抽出方法により、復号画像の品質向上の効果を生み出している。
【0074】
次に、本発明実施の形態の第3の具体例として、3分の2の縮小変換を行うウェーブレット復号化装置について説明する。
【0075】
前記第1,2の具体例と同様に、縮小率が3分の2である場合には、帯域占有率も3分の2にしなければならない。このためには、図18に示すように、帯域153の帯域幅を抽出する必要がある。この場合、H信号112に対して帯域制限処理を行って帯域150(斜線部)を取り出し、これと信号123が持つ帯域を合成することで、図18における3分の2の帯域153の抽出が可能となる。
【0076】
図19には、当該第3の具体例として、図1のウェーブレット復号化装置において解像度を3分の2に縮小して復号化する場合の、ウェーブレット逆変換部4の概略構成を示す。なお、この図19の構成において、前記各図と同じ構成要素には各図と同一の指示符号を付している。また、図19中の点線にて示す各高域側の経路は、図6に示した通常のウェーブレット復号化装置には設けられることになる経路であるが、本実施の形態のウェーブレット復号化装置には設けられない経路を表している。
【0077】
すなわち図19に示す第3の具体例のウェーブレット逆変換部4において、LLL信号109とLLH信号110は、アップサンプラ9,11によってそれぞれ2倍の解像度にアップサンプルされ、さらに合成用ローパスフィルタ10,12によりそれぞれフィルタリングされた後、加算器13にて両者の帯域合成がなされる。当該加算器13で帯域合成した信号122は、原画像の4分の1の縮小画像に相当し、ここまでの処理により、レベル3の逆変換が完了する。
【0078】
当該加算器13の出力信号122は、更にアップサンプラ14にて2倍の解像度にアップサンプルされた後、合成用ローパスフィルタ15にてフィルタリングされて加算器18に送られる。
【0079】
また、LH信号111は、アップサンプラ16によって2倍の解像度にアップサンプルされた後、合成用ハイパスフィルタ17にてフィルタリングされ、加算器18に送られる。
【0080】
加算器18では、合成用ローパスフィルタ15と合成用ハイパスフィルタ17からの信号の帯域合成を行うする。ここまでの処理により、上記レベル2の逆変換が完了する。 当該加算器18による帯域合成後の信号123は、更にアップサンプラ19にて2倍の解像度にアップサンプルされた後、合成用ローパスフィルタ20にてフィルタリングされて加算器23に送られる。
【0081】
また、H信号112は、帯域制限部34にて後述するように帯域幅が制限される。当該帯域制限された信号150(図18の帯域150の信号)は、アップサンプラ21にて2倍の解像度にアップサンプルされ、さらに合成用ハイパスフィルタ22によりフィルタリングされる。このフィルタリング後の信号151が加算器23に送られる。
【0082】
加算器23では、合成用ローパスフィルタ20と合成用ハイパスフィルタ22からの信号の帯域合成を行う。ここまでの処理により、上記レベル1の逆変換が完了する。
【0083】
この第3の具体例では、最終的に3分の2の解像度に復号化された画像を生成するため、上記信号153はアップサンプラ24にて2倍の解像度(原画像の2倍の解像度)にアップサンプルされた後、合成用ローパスフィルタ25によりフィルタリングされ、さらにこの信号154はダウンサンプラ31にて3分の1の解像度にダウンサンプル(間引き処理)される。これにより、3分の2の縮小画像の復号画像信号142が得られることになる。このようにレベル0までの逆変換を行ったとしても、第3の具体例では、レベル0の高域側に2倍のアップサンプラ及び合成用ハイパスフィルタがは不要である。
【0084】
ここで、当該第3の具体例の場合の帯域制限部34は、アップサンプラ21及び合成フィルタ22の前段部に置かれ、レベル1のH信号112(高域成分)の変換係数のフィルタリング処理を行うが、当該H信号112はウェーブレット符号化装置にてダウンサンプルされたものであるため、その解像度での帯域に対応したフィルタとして設計する必要がある。
【0085】
図20には、図3のウェーブレット変換部において、H信号112を生成する際の各生成過程での周波数帯域の状態を示す。なお、図中のカッコ内の数字は、前述した各図に示した信号成分に対応しており、図中の斜線部は抽出すべき帯域150を示している。また、図の横軸のωは正規化角周波数を意味する。
【0086】
この図20において、入力画像信号105に含まれる帯域は、状態156で示される。次に、この状態105に対して分析用ハイパスフィルタ82処理を施した信号119の帯域は、低域がカットされるために状態157となり、更にダウンサンプラ84にて2分の1倍のダウンサンプルが行われた信号112の帯域は状態158のような帯域になる。状態158では、帯域が2π側にずれて低域側への折り返し成分が発生することになるため、帯域分布を状態159として見なすことができる。従って、図18の帯域150は、H信号112の解像度においては、図20の帯域160に相当している。このため、H信号112に対して図19のように帯域制限部34を配置した場合、前記図12に示したフィルタ特性(振幅)を有するハイパスフィルタを帯域制限部34として使用することになる。
【0087】
以上が、第3の具体例として縮小率が3分の2のときのウェーブレット逆変換部4の構成及び動作である。この第3の具体例のウェーブレット逆変換部4によれば、前記処理によってウェーブレット変換領域における帯域幅が3分の2になるため、エリアシングといったノイズや高域成分の欠落によるボケの発生を防ぐことができる。つまり、該縮小率から与えられる有効帯域の高精度な抽出方法により、復号画像の品質向上の効果を生み出している。
【0088】
次に、本発明実施の形態の第4の具体例として、第1の具体例のように3分の1の縮小変換を行うウェーブレット復号化装置について説明する。
【0089】
図21には、当該第4の具体例として、図1のウェーブレット復号化装置において解像度を3分の1に縮小して復号化する場合の、ウェーブレット逆変換部4の概略構成を示す。なお、この図21の構成において、前記各図と同じ構成要素には各図と同一の指示符号を付している。また、解像度を3分の1にする場合、前記第1の具体例と同様に、帯域占有率も3分の1にする。
ここで、この図21に示す第4の具体例の構成は、前記第1の具体例における図9の帯域制限部と、アップサンプラ16及び合成用ハイパスフィルタ17の配置を入れ替えた以外は、前記図9と同じ構成になる。
【0090】
すなわちこの図21において、LH信号1111は、アップサンプラ16によって2倍の解像度にアップサンプルされる。アップサンプルされた信号161は合成用ハイパスフィルタ17にてフィルタリングされ、信号162として帯域性弁部36に送られる。
【0091】
当該第4の具体例の場合、帯域制限の対象となる信号162は、アップサンプラ16での2倍のアップサンプルと合成用ハイパスフィルタ17の処理により、解像度がLH信号111の2倍になっている。従って、帯域制限部36は、この解像度での帯域に基づいてフィルタを設計する必要がある。
【0092】
図22には、LH信号111から2倍のアップサンプル及びハイパスフィルタ(合成)の処理によって信号162を生成する各過程での周波数帯域の状態を示す。なお、図中のカッコ内の数字は、前述した各図に示した信号に対応しており、また、図の横軸のωは正規化角周波数を意味する。
【0093】
この図22において、状態163は、前記図11における状態136と同じ信号111の帯域を示しており、図中の斜線部が抽出すべき信号125の帯域になる。信号111を2倍にアップサンプルした信号161は、状態164で示されたような帯域分布になる。なお、図中点線で示された帯域は、イメージング成分(アップサンプリングにより新たに生じるスペクトル成分)を示している。更に、信号161に対してハイパスフィルタ処理した信号162の信号はイメージング成分がカットされ、その帯域は状態165で示されるような分布になる。
【0094】
以上から、当該第4の具体例の場合は、図21における信号125の帯域を抽出するには、図23に示すようなフィルタ特性(振幅)をもつバンドパスフィルタを帯域制限部34として使用する。
【0095】
上述したように、本発明実施の形態においては、任意有理数倍率の解像度変換を伴うウェーブレット復号化を実現することができる。すなわち例えば縮小の場合、帯域制限の対象となるレベル以下の高域成分については、それを復号化のプロセスから省略することにより、計算量を削減する効果がある。従って、ハードウェア化した際のコスト減につながる。更に、縮小率から与えられる有効帯域の高精度な抽出方法により、エリアシングといったノイズや高域成分の欠落によるボケの発生を防ぎ、復号画像の品質向上の効果を生み出している。
【0096】
また、本実施の形態によれば、ウェーブレット符号化装置側には一切制約条件が無い。従って、通常の最も一般的なウェーブレット変換及びウェーブレット符号化装置で生成された符号化ビットストリームを入力して、任意有理数の解像度変換を伴うウェーブレット復号化画像を得ることができるという効果もある。
【0097】
【発明の効果】
本発明のウェーブレット復号化装置及び方法においては、ウェーブレット逆変換の際に、解像度変換倍率に応じて変換係数の帯域制限を行うと共に、所定の解像度変換倍率に応じてアップサンプリング、ダウンサンプリング、合成フィルタリングを適応的に行うことにより、変換方式にウェーブレット変換を用いて圧縮符号化がなされた画像信号を、端末側の制約条件に左右されること無く、任意有理数の解像度でデコード(復号化)可能となり、その結果として、例えば電子スチルカメラやプリンタ等で多用されるいわゆるサムネイル画像や原画像を解像度変換した画像(縮小又は拡大した画像)の記憶・表示を効率的に行え、各種の製品への使用用途を大幅に広げることが可能となる。
【0098】
すなわち本発明によれば、必要に応じて画像メモリ内に記憶された帯域画像をサムネイル画像または縮小画像として画面表示できるので、帯域分割画像を生成する過程と符号化を行う過程とを共通化することで、処理の効率化が実現できるという効果がある。従って、特別に、サムネイル画像等を生成する回路が必要無いので、ハードウェア規模の削減という効果もある。さらに、例えば外部記憶媒体を本発明装置に付加して、これに符号化ビットストリームを記憶・保持させることにより、多くの画像の符号化ビットストリームを該外部記憶媒体に記憶・保持させることができる。また、常にサムネイル画像または縮小画像を画像メモリに記憶・保持させておく必要がないので、見たいサムネイル画像または縮小画像の符号化ビットストリームを、外部記憶媒体から随時読み出して、復号化して画面表示すれば良いので、使用効率が向上する効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施の形態のウェーブレット復号化装置の全体構成を示すブロック回路図である。
【図2】本発明実施の形態のウェーブレット復号化装置に対応するウェーブレット符号化装置の全体構成を示すブロック回路図である。
【図3】通常のウェーブレット変換部の基本構成(レベル3まで)を示すブロック回路図である。
【図4】2次元画像の帯域分割(分割レベル=2)を示す図である。
【図5】実際の画像に対して帯域分割(分割レベル=2)した場合の各帯域画像を示す図である。
【図6】通常のウェーブレット逆変換部の基本構成(レベル3まで)を示すブロック回路図である。
【図7】帯域分割特性(オクターブ分割)を示す図である。
【図8】3分の1倍の解像度変換時に処理対象となる帯域分割特性を示す図である。
【図9】第1の具体例として、3分の1倍の縮小解像度変換を伴うを伴うウェーブレット逆変換部の構成を示すブロック回路図である。
【図10】ウェーブレット変換部によるLH信号の生成過程での周波数帯域を示す図である。
【図11】LH信号の解像度における周波数帯域を示す図である。
【図12】第1の具体例の帯域制限部に用いるハイパスフィルタの振幅特性を示す図である。
【図13】5分の1倍の解像度変換時に処理対象となる帯域分割特性を示す図である。
【図14】第2の具体例として、5分の1倍の縮小解像度変換を伴うを伴うウェーブレット逆変換部の構成を示すブロック回路図である。
【図15】ウェーブレット変換部によるLLH信号の生成過程での周波数帯域を示す図である。
【図16】LLH信号の解像度における周波数帯域を示す図である。
【図17】第2の具体例の帯域制限部に用いるハイパスフィルタの振幅特性を示す図である。
【図18】3分の2倍の解像度変換時に処理対象となる帯域分割特性を示す図である。
【図19】第3の具体例として、3分の2倍の縮小解像度変換を伴うを伴うウェーブレット逆変換部の構成を示すブロック回路図である。
【図20】ウェーブレット変換部によるH信号の生成過程での周波数帯域を示す図である。
【図21】第4の具体例として、3分の1倍の縮小解像度変換を伴うを伴うウェーブレット逆変換部の構成を示すブロック回路図である。
【図22】LH信号に対しアップサンプル、ハイパスフィルタ処理を行う過程での周波数帯域を示す図である。
【図23】第3の具体例の帯域制限部に用いるバンドパスフィルタの振幅特性を示す図である。
【符号の説明】
1 エントロピー復号化部、 2 逆量子化部、 3 変換係数逆スキャニング部、 4 ウェーブレット逆変換部、 5 ウェーブレット変換部、 6 変換係数スキャニング部、 7 量子化部、 8 エントロピー符号化部、 9 2倍のアップサンプラ、 10,15,20,25 合成用ローパスフィルタ、12,17,22 合成用ハイパスフィルタ、 12,18,12 加算器、81,85,89 分析用ローパスフィルタ、 82,86,90 分析用ハイパスフィルタ、 83,84,87,88,91,92 2分の1倍のダウンサンプラ、 31 3分の1倍のダウンサンプラ、 33 5分の1倍のダウンサンプラ、 30,32,34,36 帯域制限部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention can be applied to a system for efficiently transmitting or storing images, and in particular, by inputting a bit stream encoded using wavelet transform encoding, resolution conversion of an arbitrary rational number multiple is possible. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wavelet decoding apparatus and method for realizing decoding accompanied with.
[0002]
[Prior art]
As a conventional typical image compression method, there is a JPEG (Joint Photographic Coding Experts Group) method standardized by ISO (International Organization for Standardization). This is a system that mainly compresses and encodes still image signals using DCT (discrete cosine transform), and is known to provide good encoded / decoded images when relatively high bits are allocated. . However, in the case of the DCT, if the number of encoded bits is reduced to some extent, block distortion peculiar to DCT becomes prominent and subjective deterioration becomes conspicuous.
[0003]
Apart from this, recently, research on a method of dividing an image signal into a plurality of bands using a filter that combines a high-pass filter and a low-pass filter called a filter bank and performing coding for each band has been actively conducted. It has become. Among them, wavelet coding is regarded as a promising new technology to replace DCT because it does not have the disadvantage that block distortion becomes remarkable due to high compression, which is a problem in DCT.
[0004]
Current products such as electronic still cameras and video movies use JPEG or MPEG (Moving Picture image coding Experts Group) as the image compression method and DCT as the conversion method. It is speculated that products that adopt this conversion method will appear on the market.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, studies for improving the efficiency of the coding scheme have been actively conducted by each research institution, but there are still few inventions aimed at specific commercialization utilizing the characteristics of the wavelet transform.
[0006]
Further, in the wavelet decoding accompanied with the conventional resolution conversion, the resolution can be reduced only by a power of 2 by its nature. This is due to the fact that the normal wavelet transform uses a two-part filter bank. Therefore, the synthesis filter bank in the decoding process can synthesize low-frequency components only with a power of 2. Therefore, the reduction rate of the decoded image is limited to 1 with a power of 2.
[0007]
On the other hand, when the resolution of the original image increases, it is considered that the demand for decoding at a resolution other than one that is a power of 2 increases. In other words, if it becomes possible to decode (decode) at an arbitrary rational number resolution including not only a power of 2 but also other than that, it will not be influenced by the constraints on the terminal side, It is thought that the use will spread.
[0008]
Therefore, the present invention has been made in view of such a situation, and an arbitrary rational number can be used for an image signal that has been compression-encoded using a wavelet transform as a conversion method without being influenced by restrictions on the terminal side. As a result, it is possible to efficiently store and display so-called thumbnail images that are frequently used in electronic still cameras, printers, etc., and images that have been converted in resolution (reduced images). It is an object of the present invention to provide a wavelet decoding apparatus and method that can be used and that can greatly expand the usage of various products.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The wavelet decoding apparatus and method according to the present invention entropy-decodes an encoded bit stream, sends quantization coefficients, dequantizes the quantization coefficients, sends transform coefficients, and scans the transform coefficients by a predetermined method. Then, the transform coefficients are rearranged, the rearranged transform coefficients are inversely transformed to generate a decoded image, and when performing wavelet inverse transform, the bandwidth of the transform coefficient of the high-frequency component is determined according to the resolution conversion magnification. As well as limiting Among the basic wavelet transform basic configuration composed of a plurality of upsamplers and synthesis filters, the high-frequency components at a predetermined level of the upsampling processing and synthesis filtering processing in the upsampler and synthesis filter for decoding on the high frequency side are omitted. The bandwidth restriction processing is performed on the high-frequency component of the bandwidth used in the inverse wavelet transform including the bandwidth of the reduction rate corresponding to the desired resolution conversion magnification, and the bandwidth corresponding to the reduction rate is extracted. Further, the image corresponding to the desired resolution conversion magnification is thinned out by down-sampling processing in the down-sampler, and the decoded image having a desired size is provided. This solves the above-mentioned problem.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
The embodiment of the present invention is suitable for a system that efficiently transmits or stores images, and in particular, inputs a bit stream encoded using wavelet transform encoding, and performs resolution conversion of an arbitrary rational number multiple. The present invention realizes a wavelet decoding apparatus and method that realizes decoding accompanied with. Specific application examples include electronic cameras, portable / mobile image transmission / reception terminals (PDAs), printers, compression / decompression devices for satellite images, medical images, etc., or software modules thereof, games, and decompression of textures used in 3D CG. Or a software module thereof.
[0012]
FIG. 1 shows the overall configuration of a wavelet decoding apparatus according to an embodiment to which the wavelet decoding apparatus and method of the present invention are applied.
[0013]
The wavelet decoding apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes an
[0014]
More specifically, the
[0015]
The
[0016]
The transform coefficient
[0017]
The wavelet
[0018]
Here, in the wavelet decoding apparatus according to the embodiment of the present invention, the wavelet
[0019]
Before detailed description of the configuration and operation for the above-described arbitrary rational number resolution conversion processing in the wavelet decoding apparatus of the present embodiment, normal wavelet conversion processing and inverse wavelet conversion using FIGS. The configuration and operation for processing will be described below.
[0020]
FIG. 2 shows a basic configuration of a normal wavelet encoding apparatus.
[0021]
The wavelet encoding apparatus shown in FIG. 2 includes a
[0022]
The
The transform coefficient scanning unit 6 rearranges the
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
FIG. 3 shows a configuration for performing normal wavelet transform processing. The configuration in FIG. 3 is a configuration example in the case where octave division, which is the most popular wavelet transform processing among several methods, is performed over a plurality of levels. In the case of FIG. 3, the number of levels is 3 (
[0026]
In FIG. 3, the
[0027]
Of the outputs from the
[0028]
Of the outputs from the
[0029]
By performing such processing up to a predetermined level, signals in each band obtained by hierarchically dividing the low-frequency signal into bands are sequentially generated. In the example of FIG. 3, it is shown that the
[0030]
FIG. 4 illustrates band components obtained as a result of band division of a two-dimensional image up to
[0031]
That is, in FIG. 4, the two-dimensional original image is first divided into four components LL, LH, HL, and HH by
[0032]
FIG. 5 shows an image example when the band division of FIG. 4 is applied to an actual image. From FIG. 5, it is understood that the image includes most of the information in the low-frequency component. Recognize.
[0033]
Next, FIG. 6 shows a configuration for performing a normal wavelet inverse transform process without performing a resolution conversion operation.
[0034]
Of the band components (LLL signal 109,
[0035]
The signal generated by up-sampling the LLL signal 109 by the up-
[0036]
The
[0037]
Similarly, the above-described processing is repeated up to
[0038]
That is, the output signal of the
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
The output signal of the
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
The above is the basic configuration and basic operation of normal wavelet transform processing and wavelet inverse transform processing.
[0045]
Incidentally, in FIG. 6, the LLL signal 109 itself corresponds to a reduced image of 1/8 of the original image. Further, the up-
[0046]
Therefore, if the LLL signal 109 and the
[0047]
FIG. 7 shows the band division characteristics of the input signals (LLL signal 109,
[0048]
Therefore, for example, in order to perform reduction conversion of an arbitrary rational number, it is necessary to extract a bandwidth corresponding to the reduction rate. However, as can be seen from the band division characteristics shown in FIG. 7, the wavelet transform / inverse transform can synthesize the bandwidth only with a band occupancy ratio of 1 that is a power of 2.
[0049]
For this reason, the wavelet
[0050]
In the first specific example of the embodiment of the present invention, an inverse wavelet transform accompanied by a reduction conversion of 1/3 will be described as an example of arbitrary rational multiple resolution conversion.
[0051]
As described above, when the reduction ratio is 1/3, the bandwidth occupancy must also be 1/3. That is, as shown in FIG. 8, it is necessary to extract the bandwidth of the
[0052]
FIG. 9 shows a schematic configuration of the wavelet
[0053]
That is, in the wavelet
[0054]
The
[0055]
Further, the bandwidth of the LH signal 111 is limited by the
[0056]
The
[0057]
In this first specific example, the
[0058]
Here, the
[0059]
FIG. 10 shows a frequency band state in each generation process when the
[0060]
In FIG. 10, the band included in the
[0061]
The above is the configuration and operation of the wavelet
[0062]
Next, a wavelet decoding apparatus that performs 1/5 reduction conversion will be described as a second specific example of the embodiment of the present invention.
[0063]
As in the first specific example, when the reduction ratio is 1/5, the bandwidth occupation ratio must also be 1/5. For this purpose, it is necessary to extract the bandwidth of the
[0064]
FIG. 14 shows a schematic configuration of the wavelet
[0065]
That is, in the wavelet
[0066]
On the other hand, the bandwidth of the LLH signal 110 that is a high frequency component of
[0067]
The
[0068]
The filtered
[0069]
In this second specific example, the
[0070]
Here, the
[0071]
FIG. 15 shows the state of the frequency band in each generation process when the
[0072]
In FIG. 15, in the processing after the output of the
[0073]
The above is the configuration and operation of the wavelet
[0074]
Next, a wavelet decoding apparatus that performs two-thirds reduction conversion will be described as a third specific example of the embodiment of the present invention.
[0075]
As in the first and second specific examples, when the reduction ratio is two thirds, the band occupation ratio must be two thirds. For this purpose, it is necessary to extract the bandwidth of the
[0076]
FIG. 19 shows a schematic configuration of the wavelet
[0077]
That is, in the wavelet
[0078]
The
[0079]
The
[0080]
The
[0081]
Further, the bandwidth of the
[0082]
The
[0083]
In this third example, the
[0084]
Here, the
[0085]
FIG. 20 shows a frequency band state in each generation process when the
[0086]
In FIG. 20, the band included in the
[0087]
The above is the configuration and operation of the wavelet
[0088]
Next, as a fourth specific example of the embodiment of the present invention, a wavelet decoding apparatus that performs one-third reduction conversion as in the first specific example will be described.
[0089]
FIG. 21 shows a schematic configuration of the wavelet
Here, the configuration of the fourth specific example shown in FIG. 21 is the same as that of the first specific example except that the band limiting unit of FIG. 9 and the arrangement of the
[0090]
That is, in FIG. 21, the LH signal 1111 is up-sampled by the up-
[0091]
In the case of the fourth specific example, the
[0092]
FIG. 22 shows the state of the frequency band in each process of generating the
[0093]
In FIG. 22, the
[0094]
From the above, in the case of the fourth specific example, in order to extract the band of the
[0095]
As described above, in the embodiment of the present invention, it is possible to realize wavelet decoding with resolution conversion at an arbitrary rational number magnification. That is, for example, in the case of reduction, there is an effect of reducing the amount of calculation by omitting the high frequency component below the level subject to band limitation from the decoding process. Therefore, it leads to cost reduction when hardware is used. In addition, the high-accuracy extraction method of the effective band given by the reduction ratio prevents noise such as aliasing and blur due to missing high-frequency components, and produces an effect of improving the quality of the decoded image.
[0096]
Further, according to the present embodiment, there is no restriction condition on the wavelet encoding device side. Accordingly, there is an effect that a wavelet decoded image accompanied by resolution conversion of an arbitrary rational number can be obtained by inputting an encoded bit stream generated by a normal most general wavelet transform and wavelet encoding device.
[0097]
【The invention's effect】
In the wavelet decoding apparatus and method of the present invention, the band limitation of the transform coefficient is performed according to the resolution transform magnification in the case of inverse wavelet transform, and upsampling, downsampling, and synthesis filtering are performed according to a predetermined resolution transform magnification. By adaptively performing the above, it is possible to decode (decode) an image signal that has been compression-encoded using wavelet transform as the conversion method, with an arbitrary rational number resolution, regardless of the restrictions on the terminal side. As a result, for example, so-called thumbnail images frequently used in electronic still cameras, printers, etc., and the resolution-converted images (reduced or enlarged images) of the original images can be efficiently stored and displayed for use in various products. Applications can be greatly expanded.
[0098]
That is, according to the present invention, the band image stored in the image memory can be displayed on the screen as a thumbnail image or a reduced image as necessary, so that the process of generating the band-divided image and the process of encoding are shared. Thus, there is an effect that the processing efficiency can be realized. Therefore, there is no need for a circuit for generating a thumbnail image or the like, so there is an effect of reducing the hardware scale. Further, for example, by adding an external storage medium to the apparatus of the present invention and storing / holding the encoded bit stream therein, it is possible to store / hold the encoded bit stream of many images in the external storage medium. . In addition, since it is not necessary to always store and hold thumbnail images or reduced images in the image memory, the encoded bit stream of the thumbnail image or reduced image to be viewed is read from an external storage medium at any time, decoded and displayed on the screen. Therefore, the use efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block circuit diagram showing an overall configuration of a wavelet decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block circuit diagram showing an overall configuration of a wavelet encoding device corresponding to the wavelet decoding device according to the embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a block circuit diagram showing a basic configuration (up to level 3) of a normal wavelet transform unit;
FIG. 4 is a diagram illustrating band division (division level = 2) of a two-dimensional image.
FIG. 5 is a diagram illustrating each band image when band division (division level = 2) is performed on an actual image.
FIG. 6 is a block circuit diagram showing a basic configuration (up to level 3) of a normal wavelet inverse transform unit;
FIG. 7 is a diagram showing band division characteristics (octave division).
FIG. 8 is a diagram illustrating a band division characteristic to be processed at the time of resolution conversion of 1/3.
FIG. 9 is a block circuit diagram showing a configuration of a wavelet inverse transform unit with a 1/3 reduction resolution conversion as a first specific example;
FIG. 10 is a diagram illustrating a frequency band in the process of generating an LH signal by a wavelet transform unit.
FIG. 11 is a diagram illustrating a frequency band in the resolution of an LH signal.
FIG. 12 is a diagram showing amplitude characteristics of a high-pass filter used in the band limiting unit of the first specific example.
FIG. 13 is a diagram illustrating a band division characteristic to be processed when a resolution conversion of 1/5 is performed.
FIG. 14 is a block circuit diagram showing a configuration of a wavelet inverse transform unit with a 1/5 reduction resolution conversion as a second specific example;
FIG. 15 is a diagram illustrating a frequency band in a process of generating an LLH signal by a wavelet transform unit.
FIG. 16 is a diagram illustrating a frequency band in the resolution of an LLH signal.
FIG. 17 is a diagram illustrating amplitude characteristics of a high-pass filter used in the band limiting unit of the second specific example.
FIG. 18 is a diagram illustrating a band division characteristic to be processed at the time of resolution conversion of 2/3 times.
FIG. 19 is a block circuit diagram showing a configuration of a wavelet inverse transform unit with a reduced resolution conversion of 2/3 as a third specific example;
FIG. 20 is a diagram illustrating a frequency band in the process of generating an H signal by a wavelet transform unit.
FIG. 21 is a block circuit diagram showing a configuration of a wavelet inverse transform unit accompanied by a reduced resolution conversion of 1/3 as a fourth specific example;
FIG. 22 is a diagram showing frequency bands in the process of performing up-sampling and high-pass filter processing on an LH signal.
FIG. 23 is a diagram illustrating amplitude characteristics of a bandpass filter used in the band limiting unit of the third specific example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記量子化係数を逆量子化して変換係数を送出する逆量子化手段と、
上記変換係数を所定の方法でスキャニングして変換係数を並び換える変換係数逆スキャニング手段と、
上記並び換えられた変換係数を逆変換して復号画像を供するウェーブレット逆変換手段とを備え、
上記ウェーブレット逆変換手段は、解像度変換倍率に応じて高域成分の変換係数の持つ帯域幅を制限する帯域制限手段を有し、複数のアップサンプラ及び合成フィルタからなるウェーブレット逆変換基本構成のうち、高域側の復号化を行うアップサンプラ及び合成フィルタにおけるアップサンプリング処理及び合成フィルタリング処理の所定レベルの該高域成分を省略すると共に、所望の解像度変換倍率に対応する縮小率の帯域を含むウェーブレット逆変換の際に用いる帯域幅の高域成分に対して上記帯域制限手段による帯域制限処理を行って上記縮小率に見合った帯域幅を抽出し、さらにダウンサンプラにおけるダウンサンプリング処理によって上記所望の解像度変換倍率に応じた画像を間引いて、所望の大きさの上記復号画像を供することを特徴とするウェーブレット復号化装置。Entropy decoding means for entropy decoding the encoded bitstream and sending quantized coefficients;
Inverse quantization means for inversely quantizing the quantization coefficient and sending a transform coefficient;
A transform coefficient inverse scanning means for scanning the transform coefficients by a predetermined method and rearranging the transform coefficients;
Wavelet inverse transform means for inversely transforming the rearranged transform coefficients to provide a decoded image;
The wavelet inverse transform means has band limiting means for restricting the bandwidth of the conversion coefficient of the high frequency component according to the resolution conversion magnification, and among the wavelet inverse transform basic configuration composed of a plurality of upsamplers and synthesis filters, A wavelet inverse including a band of a reduction ratio corresponding to a desired resolution conversion magnification while omitting a predetermined level of the high-frequency component of up-sampling processing and synthesis filtering processing in an up-sampler and synthesis filter for decoding on the high frequency side The band limiting process by the band limiting unit is performed on the high band component of the bandwidth used in the conversion to extract a bandwidth corresponding to the reduction ratio, and the desired resolution conversion is performed by the down sampling process in the down sampler. by thinning out image according to the magnification, this subjecting the decoded image of the desired size Wavelet decoding apparatus according to claim.
上記量子化係数を逆量子化して変換係数を送出し、
上記変換係数を所定の方法でスキャニングして変換係数を並び換え、
上記並び換えられた変換係数を逆変換して復号画像を生成し、
上記ウェーブレット逆変換の際には、解像度変換倍率に応じて高域成分の変換係数の持つ帯域幅を制限すると共に、複数のアップサンプラ及び合成フィルタからなるウェーブレット逆変換基本構成のうち、高域側の復号化を行うアップサンプラ及び合成フィルタにおけるアップサンプリング処理及び合成フィルタリング処理の所定レベルの該高域成分を省略すると共に、所望の解像度変換倍率に対応する縮小率の帯域を含むウェーブレット逆変換の際に用いる帯域幅の高域成分に対して上記帯域幅の制限処理を行って上記縮小率に見合った帯域幅を抽出し、さらにダウンサンプラにおけるダウンサンプリング処理によって上記所望の解像度変換倍率に応じた画像を間引いて、所望の大きさの上記復号画像を供することを特徴とするウェーブレット復号化方法。Entropy decodes the encoded bitstream and sends the quantized coefficients,
Dequantize the quantized coefficient and send the transform coefficient,
Scan the conversion coefficients in a predetermined way to rearrange the conversion coefficients,
Inversely transform the rearranged transform coefficients to generate a decoded image,
When performing the wavelet inverse transform, the bandwidth of the high frequency component conversion coefficient is limited according to the resolution conversion magnification, and the high frequency side of the wavelet inverse transform basic configuration composed of a plurality of upsamplers and synthesis filters In the case of inverse wavelet transform including a band of a reduction ratio corresponding to a desired resolution conversion magnification while omitting a predetermined level of the high-frequency component in the upsampling process and synthesis filtering process in the upsampler and synthesis filter for decoding The bandwidth corresponding to the reduction ratio is extracted by performing the bandwidth restriction process on the high-frequency component of the bandwidth used for the image, and further the image corresponding to the desired resolution conversion magnification by the downsampling process in the downsampler thinning out, characterized in that subjecting the decoded image of the desired size Webure Door decoding method.
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